Ochrona przeciwwybuchowa Foundation Fieldbus H1

Transkrypt

1 Ochrona przeciwwybuchowa Foundation Fieldbus H1 by André Fritsch/ Reiner Otterbach / Łukasz Żyliński Sn. Product Manager Remote I/O & Fieldbus R. STAHL Schaltgeräte GmbH Member of the Fieldbus Foundation EMEA Steering Committee Member of Fieldbus Foundation Wireless & FF HSE-RIO Working Groups

2 Rodzaje ochrony przeciwwybuchowej 2

3 Host nie-ex Benchmark: FF H1 w strefie bezpiecznej 16 (32) Maks. 32 urządzenia Rzeczywiście to maks urządzeń Redundancja zasilania możliwa Maks. długość sieci m (trunk + spurs) Długość maks. spur 120 m Puszki łączeniowe do urządzeń polowych są wymagane (zalecenie: ochrona przed zwarciem/przepięciem spur) 3

4 Host Koncepcja rozwijana przez lata Entity 4 Host FISCO 6 7 Host High Power Trunk lub DART 16 4

5 Model FISCO rozwój w latach 90-tych FISCO: Fieldbus Intrinsically Safe Concept Wymagania: Tylko jedno źródło zasilania I.S. : zasilacz fieldbus power Wszystkie urządzenia polowe są urządzeniami pasywnymi I.S Efektywne źródło zasilania w urządzeniu polowym jest ograniczone do: Li < 10 µh and Ci < 5 nf Sugestia dla zasilacza fieldbus FISCO: warunki bezpieczeństwa: U o = 15 V, I o = 130 ma nominalne wartości ok. 13 V, 120 ma Terminator (T) zgodny z IEC Ohm + 1uF dokładnie 2 terminatory na segment, instalacja na końcach sieci pojemność i możliwe rozproszenie ciepła przez rezystor musi być wzięte pod uwagę! Ograniczenie sieci do 1000 m z maks. spur 60 m 5

6 Nowa idea z roku 2000: dlaczego w 100 % iskrobezpieczny fieldbus? Host I.S. / FISCO FISCO Trunk FISCO Spurs Urządzenia FISCO 1. Hot work na sieci Trunk (pomiar/podłączanie/rozłączanie) 2. Hot work na spurs (podłączenie/rozłączenie urządzeń polowych/ wymiana/pomiar itp.) Wnioski w sprawie wymagań: Trunk nie-i.s., Spurs FISCO/I.S. tak 6

7 Isolating device coupler (patrz AG-181) non-fisco Ochrona Ex: Ex e (obudowa wzmocniona) lub na (nie iskrząca) Ochrona Ex: brak (Ex e instalacja wymagana Ochrona Ex: Ex m (hermetyzacja) Ochrona Ex: Ex i (iskrobezpieczne) zgodn. z FISCO FISCO Dostępne 4 lub 8 kanałami 7

8 Nazwy i definicje Nazwy dostawców: Fieldbarrier Fieldbus Barrier Multibarrier Ex i Field Device Coupler Nowa nazwa Foundation: Isolating Device Coupler Definicja: Coupler dla iskrobezpiecznych / FISCO urządzeń polowych fieldbus z izolacją galwaniczną pomiędzy iskrobezpiecznym / FISCO spur i nie-iskrobezpieczną siecią high power trunk 8

9 Model FISCO vs. High Power Trunk Model FISCO: Sieć ograniczona do maks m dla IIC Sieć ograniczona przez niską energię FISCO (12 V / 130 ma dla IIC lub 13 V / 265 ma dla IIB), główny problemem jest spadek napięcia na przewodach! Spury ograniczone do maks. 60 m Dla urządzeń nie-i.s. wymagany jest oddzielny segment Redundancja dostępna (tylko jeden dostawca) Trunk jest iskrobezpieczny hot swap dla spur protectorów Model High power trunk: Hot swap dla barier fieldbus ;ub spur protectorów przy obsłudze jest możliwa Sieć do maks m (ze wzmacniaczem do 5000 m) Duży zasób energi dla 32 urządzeń fieldbus spurs do 120 m FISCO/I.S. i nie-i.s. (Ex d/ex m/ex q) mogą być łączone w jednym segmencie Redundancja jest dostępna dla wszystkich dostawców 9

10 Host Device Couplers dla FISCO & nie-ex i nie-ex (IIB/IIC) Ex i / FISCO Ex d, Ex m, Ex q, Ex e Mieszanie sygnałów I.S. & nie-i.s. urządzeń polowych jest możliwe Integracja urządzeń polowych Ex d, Ex m w tym samym segmencie jest możliwa Dla urządzeń nie-i.s. tylko ochrona segmentu jest wymagana Wniosek: Możliwości Fieldbus są w 100 % wykorzystane & bardzo łatwe w obsłudze 10

11 Porównanie FISCO High Energy Trunk FISCO High Energy Trunk Fieldbus Devices FISCO FISCO & non-fisco/non-ex Dostępna enegria IIC/IIB Rodzaj ochrony p.wybuch. Ex i 12 V; 120 ma / 13 V; 265 ma 28 V / ma Maks. liczba urządzeń p. 6 (IIC), 12 (IIB) Ex i, Ex e, Ex m Instalacja Strefa 1, 2, Div. 1, Div. 2 Strefa 1, 2, Div. 2 Trunk I.S. Nie-I.S. (Ex e / nie-iskrzace) Hot-swap urządzeń pol. Tak Tak Hot-swap couplerów Tak Tak, ale specjalne złącza potrzebne Długość sieci 1000 m 1900 m Długość Spur 60 m 120 m Redundancja zasilania Tak Tak 11

12 Zastosowanie High Power Trunk Strefa 2/ Div.2 Strefa 1/ Div.2 13 Strefa 0,1/ Div.1 Strefa 0,1

13 Który coupler wybrać? Strefa 2 Device Coupler Strefa 2 Strefa 2 Isolating Device Coupler Strefa 1 Isolating Device Coupler Strefa 1 Fieldbus FF H1, high power trunk (nie-i.s.) Strefa 1 Device Coupler nie-ex Ex ic/nl/na nie-ex Ex ia/fisco nie-ex Ex ia/fisco nie-ex Ex d/e/q/m Ex ic / Ex nl Ex i / FISCO Ex i / FISCO Ex d / m 14

14 Zasilacz Fieldbus Ważna informacja: nl zastąpione ic nie-ex Ex ic/nl/na EN (rodzaj ochrony do Strefy 2) nl usuniety od 2010 EN (rodzaj ochrony Ex i) ic występuje od 2007 EN (FISCO fieldbus) ic-fisco zastąpiło FNICO od 12/2008 Konsekwencje: Ex nl i Ex ic są prawie identyczną ochroną przeciwwybuchową różniącą się ( weryfikacją systemu iskrobezpiecznego ). Od Maja 2013, żadne urządzenie z ochroną nl nie może być sprzedawane! Lecz: Urządzenia na instalacji, lub jako części zapasowe mogą być wciąż używane Ex ic i nl urządzenie mogą być mieszane w układach: Fig. A Fig. B Fig. C Fig. D Associated energy Associated apparatus limited apparatus [nl] [ic] Associated energy limited apparatus [nl] Associated apparatus [ic] nl ic ic ic Ex ic / Ex nl 15 Energy limited field device nl Intrinsically safe field device ic Energy limited field device nl Intrinsically safe field device ic Ważne: jeżeli nl i ic są używane w jednym obwodzie (Fig. B-D), należy stosować się do wymogów instalacji EN-PN

15 Problem? Hot-swap dla urządzeń polowych! U Zasilacz Fieldbus hot-swap Fieldbus, nie I.S. hot-swap Spur islating device Protection coupler Spur device coupler Protection hot-swap FISCO Fieldbus devices nie Ex i hot-swap 17

16 Rozwiązanie: wyłącznik T Zone 1 Ex i Zone 1 Ex i Zone 1 Ex i 18

17 Explosion Protection for Fieldbus nd